DE10042247C5 - Mixing unit for gas flows on an internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

Abgasrückführsystem für Gasströme an einer Verbrennungskraftmaschine zur teilweisen Rückführung (5) von Abgas in einen Strömungskanal (2), wobei der Durchfluss durch die Rückführung (5) mittels eines betätigbaren Ventilelements (9, 19) steuerbar ist und im Strömungsquerschnitt (1) des Strömungskanals (2) die in diesem eintretenden Fluidströme (4, 5) durch Einbauten beeinflusst werden, dadurch gekennzeichnet, dass einem Frischluftstrom (4) an einer Eintrittsstelle (10) ein Abgasstrom (5) beigemischt wird, wobei im Abstand (18) hinter der Eintrittsstelle (10) des Abgasstroms (5) ein einen Staudruck und Radialströmungen (15) induzierendes topfförmiges Einbauelement (11) im Strömungskanal (2) angeordnet ist, wobei die Öffnung des topfförmigen Einbauelements (11) entgegengesetzt zur Strömungsrichtung der eintretenden Fluidströme (4, 5) weist und wobei die Wandung (12) des topfförmigen Einbauelements (11) mit einer Vielzahl von Durchbrüchen (16) versehen ist.Exhaust gas recirculation system for gas flows at one Internal combustion engine for partial recirculation (5) of exhaust gas into a flow channel (2), wherein the flow through the return (5) by means of an actuatable Valve element (9, 19) is controllable and in the flow cross-section (1) of the flow channel (2) which influences in this entering fluid streams (4, 5) by internals Be, characterized in that a fresh air stream (4) an entry point (10) an exhaust gas stream (5) is admixed, wherein at a distance (18) behind the entry point (10) of the exhaust gas flow (5) a cup-shaped installation element which induces a dynamic pressure and radial flows (15) (11) in the flow channel (2) is arranged, wherein the opening of the cup-shaped Built-in element (11) opposite to the flow direction of the incoming fluid streams (4, 5) and wherein the wall (12) of the cup-shaped mounting element (11) is provided with a plurality of openings (16).

Figure 00000001
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Description

Technisches Gebiettechnical area

Bei Verbrennungskraftmaschinen wird während der Ventilüberschneidung eine bestimmte Restgasmenge vom Brennraum ins Saugrohr geschoben. Beim sich daran anschließenden Ansaugvorgang wird dann zusätzlich zum Frischgemisch ein gewisser Anteil Restgas mit angesaugt. Die Größe des Restgasanteils ist durch die Ventilüberschneidung betriebspunktabhängig fest für einen ausgelegten Verbrennungsmotor vorgegeben. Eine Variation des Restgasanteiles ist entweder über eine äußere Abgasrückführung mit einem von der Motorsteuerung angesteuerten Abgasrückführventil oder über eine Nockenwellenverstellung möglich.at Internal combustion engines will during the valve overlap pushed a certain amount of residual gas from the combustion chamber into the intake manifold. At the follow it Intake process is then additional to the fresh mixture a certain proportion of residual gas sucked. The Size of residual gas content is determined by the valve overlap depending on the operating point for one designed internal combustion engine specified. A variation of the residual gas content is over either an external exhaust gas recirculation with a controlled by the engine control exhaust gas recirculation valve or over a camshaft adjustment possible.

Stand der TechnikState of technology

Bis zu einem gewissen Grad kann sich ein steigender Restgasanteil positiv auf die Energieumsetzung und damit auf den Kraftstoffverbrauch einer Verbrennungskraftmaschine auswirken. Weiterhin führt eine Erhöhung des Restgasanteiles zu einer Reduzierung der maximalen Verbrennungstemperatur und als Folge davon zu einer Verringerung der sich einstellenden Stickoxidbildung. Gleichzeitig führt eine Erhöhung des Restgasanteiles jedoch ab einem bestimmten Maß zu einer unvollständigen Verbrennung, da weniger Frischluft zur Verfügung steht, damit zu einer Zunahme der Kohlenwasserstoffemissionen, des Kraftstoffverbrauches und einer sich einstellenden Laufunruhe der Verbrennungskraftmaschine.To To a certain extent, an increasing proportion of residual gas can be positive on the energy conversion and thus on the fuel consumption of an internal combustion engine impact. Continue leads an increase the residual gas content to a reduction in the maximum combustion temperature and, as a consequence, a reduction in self-adjusting Nitrogen oxide formation. At the same time leads a increase the residual gas content but from a certain extent to a incomplete Combustion, as less fresh air is available, thus becoming one Increase in hydrocarbon emissions, fuel consumption and a self-adjusting uneven running of the internal combustion engine.

Daher ist die sogenannte Gleichverteilung, d.h. die Anteilsverteilung zwischen Frischluft- und Restgasanteil im zugeführten Gasstrom auf der Saugseite einer Verbrennungskraftmaschine ein wichtiges Gütekriterium bei der Abgasrückführung an Verbrennungskraftmaschinen. Die Gleichverteilung charakterisiert die Gleichmäßigkeit der Abgasmenge, die jedem einzelnen Zylinder einer Mehrzylinderbrennkraftmaschine zugeführt wird. Zur Zeit wird diese geforderte Gleichmäßigkeit der Abgasmenge durch eine ausreichend lange Mischstrecke erreicht, d.h. dem Abgas wird genug Zeit gegeben, sich mit dem Frischluftstrom zu vermischen.Therefore is the so-called equal distribution, i. the distribution of shares between fresh air and residual gas content im fed Gas flow on the suction side of an internal combustion engine is an important quality criterion in the exhaust gas recirculation of internal combustion engines. The uniform distribution characterizes the uniformity of the amount of exhaust gas, the each individual cylinder is fed to a multi-cylinder internal combustion engine. At present, this required uniformity of the amount of exhaust gas through reaches a sufficiently long mixing distance, i. the exhaust gas is enough time to mix with the fresh air stream.

JP 10077914 bezieht sich auf ein Abgasrückführventil. Gemäß dieser Lösung umfasst ein Abgasrückführventil ein Abgasrohr, über welches ein Teil des Abgases über das Ansaugrohrabgasrückführventil zugeführt wird. Mittels des Abgasrückführventils ist das Öffnen und Schließen der Abgasrückführleitung möglich. Hinter der Mündung der Abgasrückführleitung 3 befindet sich ein Strömungsausgleichsbereich, mit welchem das Rückströmen der eingeströmten Abgasströmung in die Ansaugleitung verhindert werden soll. Mittels des Strömungsausgleichsbereichs soll das Abgas in den abströmseitigen Bereich in der Ansaugleitung gelenkt werden, zu dem Zeitpunkt, an welchem ein Ventilteil öffnet. Wird der Ventilkörper des Abgasrückführventils hingegen in eine die Öffnung der Abgasrückführleitung verschließende Position gebracht, nimmt der Strom des in die Ansaugleitung eintretenden Abgasstromes ab. JP 10077914 refers to an exhaust gas recirculation valve. According to this solution, an exhaust gas recirculation valve comprises an exhaust pipe, via which a part of the exhaust gas is supplied via the Ansaugrohrabgasrückführventil. By means of the exhaust gas recirculation valve, the opening and closing of the exhaust gas recirculation line is possible. Behind the mouth of the exhaust gas recirculation line 3 is a flow compensation area, with which the return flow of the inflowing exhaust gas flow is to be prevented in the intake. By means of the flow compensation region, the exhaust gas is to be directed into the downstream region in the intake line, at the time at which a valve member opens. If, however, the valve body of the exhaust gas recirculation valve is brought into a position closing the opening of the exhaust gas recirculation line, the flow of the exhaust gas stream entering the intake line decreases.

Die DE 198 57 577 bezieht sich auf ein Abgasrückführzystem für eine Brennkraftmaschine. Bei diesem Abgasrückführsystem für eine Brennkraftmaschine ist zur teilweisen Rückführung von Abgas von einem Auslaßsystem über zumindest eine Abgasrückführleitung in ein Einlaßsystem, die Abgasrückführleitung über eine Venturieinrichtung in das Einlaßsystem mündend ausgebildet. Die Venturieinrichtung ist über einen Hauptluftstrang umgehbar, dessen Durchfluß über ein Steuervorgang steuerbar ist. Um den erforderlichen Platzbedarf für das Abgasrückführsystem ohne Funktionseinbußen zu verringern, ist vorgesehen, daß die Venturieinrichtung mehrflutig ausgebildet ist und zumindest zwei parallel geschaltete Düse-Diffusoreinheiten umfaßt.The DE 198 57 577 refers to an exhaust gas recirculation system for an internal combustion engine. In this exhaust gas recirculation system for an internal combustion engine is formed for the partial return of exhaust gas from an exhaust system via at least one exhaust gas recirculation line in an intake system, the exhaust gas recirculation line via a venturi into the intake system opening. The Venturieinrichtung is bypassed via a main air line, whose flow is controlled by a control process. In order to reduce the space required for the exhaust gas recirculation system without loss of function, it is provided that the Venturi device is formed mehrflutig and at least two parallel nozzle diffuser units comprises.

Mit der aus DE 198 57 578 bekannten Lösung soll der erforderliche Platzbedarf für ein Abgasrückführsystem ohne Funktionseinbußen verringert werden. Dies wird gemäß der vorgeschlagenen Lösung dadurch erreicht, daß Venturieinrichtung und der Hauptluftstrang samt Steuerorganen in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind. Dies erlaubt eine entscheidende Verringerung des Bauvolumens, ferner können eine erhebliche Anzahl von Teilen eingespart werden, so daß sich eine wesentlich rationellere Fertigung und Herstellbarkeit dieses Abgasrückführsystems erzielen läßt.With the out DE 198 57 578 known solution, the required space for an exhaust gas recirculation system should be reduced without loss of function. This is achieved according to the proposed solution, characterized in that Venturi device and the main air duct, including control organs are arranged in a common housing. This allows a significant reduction in the volume of construction, also a significant number of parts can be saved, so that it is possible to achieve a much more rational production and manufacturability of this exhaust gas recirculation system.

Beiden vorgestellten Lösungen ist gemeinsam, daß mittels der Abgasrückführung in den engsten Querschnitt einer Venturidüse lediglich Abgas in einen Teilstrom des gesamten Frischluftstromes eingeleitet werden kann. Da die beiden Ströme im wesentlichen getrennt voneinander in Längsrichtung strömen, findet ein Impulsaustausch, der eine Mischung in Querrichtung begünstigen könnte, nicht statt. Um dennoch eine natürliche Mischung des Frischluftmassenstroms sowie des zurückgeführten Abgasmassenstroms zu erzielen, ist eine ausreichend lang bemessene Mischstrecke erforderlich, um die Einmischung zu gewährleisten. Dies bedeutet andererseits einen größeren Einbauraum für ein solches Abgasrückführsystem, der bei heutigen Verbrennungskraftmaschinen nicht zur Verfügung steht. Daher werden häufig Abstriche an der Gleichverteilung gemacht, was zu einer Verschlechterung der Abgaswerte der Verbrennungskraftmaschine führen kann.Both presented solutions is common that means of the exhaust gas recirculation in the narrowest cross-section of a venturi only exhaust into one Partial flow of the entire fresh air flow can be initiated. Because the two streams essentially separated from one another in the longitudinal direction, finds a momentum exchange, which favor a mixture in the transverse direction could, not happening. Nevertheless, it is a natural one Mixture of the fresh air mass flow and the recirculated exhaust gas mass flow To achieve this, a sufficiently long mixing section is required to to ensure the interference. On the other hand, this means a larger installation space for such Exhaust gas recirculation system, which is not available in today's internal combustion engines. Therefore become common Reductions in the equal distribution made, resulting in a deterioration the exhaust emissions of the internal combustion engine can lead.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Abgasrückführsystem zu schaffen, wodurch eine gute Durchmischung des Luftmassenstroms und des zurückgeführten Abgasmassenstroms erreicht wird.The present invention has the object to provide an exhaust gas recirculation system, whereby a good mixing of the air mass flow and the recirculated exhaust gas mass flow is achieved.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Die Vorteile der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung sind vor allem darin zu erblicken, daß nunmehr Abgasrückführungssysteme für Verbrennungskraftmaschinen mit geringsten Bauraumabmessungen in bezug auf den Einbauraum an den Verbrennungskraftmaschinen eingesetzt werden können. Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Zwangsmischung des Frischluftmassenstromes und des Abgasstromes durch Erzeugung einer Radialströmungskomponente stellen sich Turbulenzen im freien Strömungsquerschnitt ein, d.h. es wird ein Impulsaustausch quer zur Strömungsrichtung der miteinander zu mischenden Fluidströme erzeugt, so daß die Wegstrecke, die eine natürliche Mischung der beiden Gasströme miteinander erfordern würde, drastisch abgekürzt werden kann. Damit kann die Mischstrecke, die das Bauvolumen von Abgasrückführsystemen bestimmt, erheblich herabgesetzt werden. Damit lassen sich solche Abgasrückführsysteme, die geringsten Platzbedarf haben, auch bei Verbrennungskraftmaschinen mit extrem beschränktem Einbauraum unterbringen. Die unmittelbar hinter dem Einleitungsbereich des Abgasvolumenstromes liegenden Radialströmungskomponenten erzeugenden Einbauten, bewirken eine Vermischung der Gasströme. Es wird ein Staudruck erzeugt, der sich einstellende Radialströmungskomponenten erzeugt. Einer Verschmutzung der die Turbulenzen erzeugenden Einbauten im freien Strömungsquerschnitt kann dadurch vorgebeugt werden, daß am Ende der Einbauten die gleichmäßig von der Innenwandung des strömungsführenden Rohres oder Kanales angeordnet sind, eine Öffnung vorgesehen ist. Diese Öffnung liegt in Strömungsrichtung und kann in einem ebenen Topfbereich des die Radialströmungskomponenten erzeugenden Einsatzelementes liegen; der ebene Topfbereich kann ebensogut auch als kontinuierliche Querschnittsverengung konfiguriert sein, um eine Verschmutzung zu vermeiden und das sich nach Passage des Einsatzelementes zur Erzeugung der Radialströmungskomponenten einstellende unterschiedliche Druckprofil ausgleichen.The Advantages of the invention proposed solution are mainly to be seen in that now exhaust gas recirculation systems for internal combustion engines with the smallest space dimensions in relation to the installation space at the Internal combustion engines can be used. By the inventively proposed compulsory mixture the fresh air mass flow and the exhaust gas flow through generation a radial flow component turbulence sets in the free flow cross section, i. It is an exchange of momentum transverse to the flow direction of each other to be mixed fluid streams generated so that the Route, which is a natural Mixture of the two gas streams would require drastically abbreviated can be. Thus, the mixing section, the volume of construction of Exhaust gas recirculation systems certainly, be significantly reduced. This can be such Exhaust gas recirculation systems, have the smallest footprint, even with internal combustion engines with extremely limited installation space accommodate. The immediately behind the discharge area of the Exhaust gas volume flow lying radial flow components generating internals, cause a mixing of the gas streams. It creates a dynamic pressure, the self-adjusting radial flow components generated. Pollution of the turbulence generating internals in the free flow cross-section can be prevented by the fact that at the end of the internals evenly the inner wall of the flow-leading Pipe or channel are arranged, an opening is provided. This opening is located in the flow direction and may be in a planar well region of the radial flow component generating Insert element lie; the flat pot area may as well be configured as a continuous cross-sectional constriction to to avoid contamination and that after passage of the insert element for generating the radial flow components adjusting different pressure profile compensate.

Mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung läßt sich ein Abgasrückführungssystem auf engstem Bauraum und damit für Verbrennungskraftmaschinen mit beengtem Bauraum, interessantes System realisieren. Die Zwangsmischung macht eine in ausreichender Länge zu konfigurierende, eine natürliche Mischung der Gasströme ermöglichende Länge der Mischzone überflüssig; der erforderliche Platzbedarf wird erheblich reduziert. Es läßt sich nunmehr eine Gleichverteilung der Gasstromanteile Restgas und Frischluft erzielen, unter Verzicht auf eine lange Mischstrecke.With the proposed solution according to the invention can be an exhaust gas recirculation system in the smallest space and thus for Internal combustion engines with limited space, interesting system realize. The compulsory mixing makes a sufficiently long to be configured, a natural one Mixture of gas streams enabling length of Mixing zone superfluous; of the required space required is significantly reduced. It can be now an equal distribution of gas flow components residual gas and fresh air achieve, waiving a long mixing distance.

Zeichnungdrawing

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend detaillierter erläutert.Based In the drawing, the invention will be explained in more detail below.

Es zeigt:It shows:

1 eine rohrförmig ausgestaltete Strömungsstrecke, in welche senkrecht zur Strömungsrichtung eines ersten Fluidmassenstroms eine Abgaszuführungsleitung einmündet mit koaxial zum Rohr eingebautem Radialströmungen induzierenden Einsatz, 1 a tube-shaped flow path, in which perpendicular to the flow direction of a first fluid mass flow, an exhaust gas supply line opens with coaxial to the tube built-in radial flow inducing insert,

2 eine erste Ausführungsvariante des Einsatzes mit ebenem Bodenbereich und die Verschmutzung herabsetzender Durchtrittsöffnung und 2 a first embodiment of the insert with a flat bottom portion and the pollution-reducing passage opening and

3 eine weitere Ausführungsvariante des Einsatzelements mit sich kontinuierlich verengendem Querschnitt im Austrittsbereich. 3 a further embodiment of the insert element with continuously narrowing cross-section in the outlet region.

Ausführungsvariantenvariants

Aus der Darstellung gemäß 1 geht eine rohrförmig ausgestaltete Strömungsstrecke hervor, in welche senkrecht zur Strömungsrichtung eines ersten Fluidmassenstromes eine Abgaszuführleitung einmündet mit koaxial zum Strömungsquerschnitt im des Rohres eingebautem Radialströmungen induzierenden Einsatz.From the illustration according to 1 shows a tubular configured flow path, in which perpendicular to the flow direction of a first fluid mass flow, an exhaust gas supply line opens with coaxial with the flow cross-section in the tube built-in radial flow inducing use.

Parallel zur horizontalen Erstreckung eines Rohres 2, welches einen Strömungskanal bildet, tritt ein eintretender Frischluftmassenstrom 4 in den freien Strömungsquerschnitt 1 des Strömungskanales 2 ein. Senkrecht zur Strömungsrichtung des eintretenden Frischluftmassenstromes 4, tritt an der Austrittsöffnung 10 einer Abgasrückführleitung, ein in den Strömungsquerschnitt 1 des Strömungskanales 2 eintretender Abgasmassenstrom ein. Die Austrittsöffnung der Abgasrückführleitung 10 kann mittels eines hier in schematischer Darstellung wiedergegebenen Ventilelementes geschlossen oder geöffnet werden. Dazu ist eine die Wandung des Strömungskanales 2 durchsetzende Ventilwelle 7 vorgesehen, an deren Vorderteil ein einen Ventilkörper 9 darstellender Ventilteller 19 aufgenommen ist. Der Ventilkörper 19 der beispielsweise in scheibenförmiger Konfiguration ausgebildet und verschließt die Austrittsöffnung 10 der Abgasrückführleitung je nach Anstellung in Pfeilrichtung des Doppelpfeiles 20 an den Öffnungsquerschnitt der Austrittsöffnung 10. Der Ventilteller 19 des Ventilkörpers 9 ist in einem den Durchmesser der Austrittsöffnung 10 der Abgasrückführleitung übersteigenden Durchmesser ausgebildet, so daß bei vertikal abwärtsbewegtem Ventilteller 19 der vollständige Verschluß der Austrittsöffnung 10 der Abgasrückführleitung gewährleistet ist. Anstelle des hier in schematischer Konfiguration gezeigten Ventiltellers 19 kann das die Wandung des Strömungskanals 2 von einer Öffnung 8 durchsetzende Ventilwellenelement 7 mit daran aufgenommenem Ventilkörper 9 auch in einer anderen Konfiguration ausgebildet sein.Parallel to the horizontal extension of a pipe 2 , which forms a flow channel, enters an incoming fresh air mass flow 4 in the free flow cross section 1 of the flow channel 2 one. Perpendicular to the flow direction of the incoming fresh air mass flow 4 , occurs at the exit opening 10 an exhaust gas recirculation line, one in the flow cross-section 1 of the flow channel 2 incoming exhaust gas mass flow. The outlet opening of the exhaust gas recirculation line 10 can be closed or opened by means of a valve element shown here in a schematic representation. For this purpose, one is the wall of the flow channel 2 passing valve shaft 7 provided, at the front part of a valve body 9 showing valve disk 19 is included. The valve body 19 formed, for example, in a disc-shaped configuration and closes the outlet opening 10 the exhaust gas recirculation line depending on the position in the direction of the arrow of the double arrow 20 at the opening cross section of the outlet opening 10 , The valve plate 19 of the valve body 9 is in one the diameter of the outlet opening 10 the exhaust gas recirculation line exceeding diameter formed so that when vertically downwardly moved valve disk 19 the completely Dige closure of the outlet opening 10 the exhaust gas recirculation line is ensured. Instead of the valve disc shown here in schematic configuration 19 this can be the wall of the flow channel 2 from an opening 8th passing valve shaft element 7 with attached valve body 9 be formed in a different configuration.

Bezogen auf die Symmetrieachse der Abgasrückführleitung ist im freien Strömungsquer schnitt 1, durch drei um jeweils 120° zueinander versetzt geordnete Halterungen 14 aufgenommen, ein Einbauelement 11 sich in koaxialer Richtung parallel zum eintretenden Frischluftmassenstrom 4 erstreckend aufgenommen. Es ist auch jede andere geeignete Haltevorrichtung möglich. Die Eintrittsöffnung des Einbauelementes 11 ist der Strömungsrichtung des eintretenden Fluidmassenstromes 4 entgegengesetzt gerichtet, am Einbauelement 11 ist in der Konfiguration gemäß 1 ein geschlossener Boden 13 ausgebildet. Die Eintrittsöffnung des Einbauelementes 11, welche entgegen der Strömungsrichtung des eintretenden Fluidmassenstromes orientiert ist, befindet sich in einem Abstand 18, bezogen auf die Symmetrielinie der Abgasrückführleitung.Relative to the axis of symmetry of the exhaust gas recirculation line is cut in the free flow cross section 1 , By three staggered by 120 ° to each other ordered holders 14 taken, a built-in element 11 in coaxial direction parallel to the incoming fresh air mass flow 4 extending absorbed. It is also possible any other suitable holding device. The inlet opening of the installation element 11 is the flow direction of the incoming fluid mass flow 4 oppositely directed, on the installation element 11 is in the configuration according to 1 a closed ground 13 educated. The inlet opening of the installation element 11 , which is oriented counter to the flow direction of the incoming fluid mass flow, is located at a distance 18 , relative to the symmetry line of the exhaust gas recirculation line.

Das topfförmig konfigurierte Einbauelement 11, gehalten durch drei um 120° zueinander versetzte die Innenwandung 3 des Strömungskanales 2 kontaktierende Halterungen 14, ist mit einer Außenwandung 12 versehen, die im dargestellten Ausführungsbeispiel von Durchbrüchen 16 durchsetzt ist. Die Durchbrüche 16 sind jeweils um 90° zueinander versetzt linienförmig am Umfang der Außenwandung des in Zylinderform ausgebildeten Einbauelementes 11 angeordnet und weisen eine Öffnungsweite auf, die durch Bezugszeichen 17 identifiziert ist.The cup-shaped configured installation element 11 held by three offset by 120 ° to each other, the inner wall 3 of the flow channel 2 contacting mounts 14 , is with an outer wall 12 provided, in the illustrated embodiment of breakthroughs 16 is interspersed. The breakthroughs 16 are each offset by 90 ° to each other in a line on the circumference of the outer wall of the formed in cylindrical shape mounting element 11 arranged and have an opening width, which by reference numerals 17 is identified.

Der durch das Turbulenzen- und Radialkomponenten 15 induzierende Einbauelement 11 vorgemischte austrittsseitige Massenstrom, bestehend aus eintretendem Frischluftmassenstrom 4 und zugemischtem Abgasstrom 5, gekennzeichnet durch Bezugszeichen 6, tritt durchmischt hinter dem topfförmig ausgebildeten Einbauelement 11 aus dem freien Strömungsquerschnitt 1 des rohrförmigen Strömungskanales 2 aus.The one by the turbulence and radial components 15 inducing installation element 11 premixed outlet-side mass flow, consisting of incoming fresh air mass flow 4 and admixed exhaust stream 5 , characterized by reference numerals 6 , occurs mixed behind the pot-shaped built-in element 11 from the free flow cross section 1 the tubular flow channel 2 out.

Die am Einbauelement 11 vorgesehenen Durchbrüche 16 können beispielsweise in fertigungstechnisch leicht herstellbarer Weise als Bohrungen konfiguriert sein, die jeweils einen unterschiedlichen Bohrungsdurchmesser 17 annehmen können. Neben einer um 90° zueinander versetzten linienförmigen Anordnung kann auch ein anderes Bohrungsmuster an der Außenwandung 12 des Einbauelementes 11 ausgeführt werden. Durch die gegen die Strömungsrichtung gerichtete Öffnung des Einbauelementes 11, welche im Abstand 18 von der Symmetrielinie der Abgasrückführleitung angeordnet ist, entsteht ein Staudruck und dadurch eine sich einstellende Radialströmung 15 durch die Durchbrüche 16 in der Wandung 12 des Einbauelementes 11. Durch diese Radialströmungen 15 entsteht ein Impulsaustausch zwischen der den Ringspalt zwischen Innenwandung 3 des Strömungskanals 2 und Außenwandung 12 des Einbauelementes 11 passierendem Strom und der Radialströmungskomponente 15, welche die in der Außenwandung 12 des Einbauelementes 11 vorgesehenen Durchbrüche 16 in radiale Richtung durchsetzt. Dies führt zu einer guten zwangsläufig erfolgenden Durchmischung der beiden Gasströme, d.h. des eintretenden Frischluftstromes 4 sowie des zuzumischenden Abgasstromes 5.The on the installation element 11 provided breakthroughs 16 For example, in manufacturing technology, they can be configured as bores, each having a different bore diameter 17 can accept. In addition to a mutually offset by 90 ° line arrangement can also another hole pattern on the outer wall 12 of the installation element 11 be executed. By the directed against the flow direction opening of the mounting element 11 which in the distance 18 is arranged from the line of symmetry of the exhaust gas recirculation line, creates a back pressure and thus a self-adjusting radial flow 15 through the breakthroughs 16 in the wall 12 of the installation element 11 , Through these radial flows 15 creates an exchange of momentum between the annular gap between the inner wall 3 of the flow channel 2 and outer wall 12 of the installation element 11 passing current and the radial flow component 15 which are in the outer wall 12 of the installation element 11 provided breakthroughs 16 interspersed in the radial direction. This leads to a good inevitable mixing of the two gas streams, ie the incoming fresh air stream 4 and zuzumischenden the exhaust stream 5 ,

Anwendungsfallabhängig ist der Abstand 18 zwischen der der Strömungsrichtung entgegengesetzten Öffnung des Einbauelementes 11 von der Zuleitungsstelle des Abgasstromes 5 zu wählen, ferner die Anzahl sowie Lage und Form der Durchbrüche 16 in der Außenwandung 12 des Einbauelementes 11. Ferner ist als Auslegungsparameter das Durchmesserverhältnis zwischen dem Durchmesser der Innenwandung 3 des Strömungskanales 2 und der Außenwandung 12 des Einbauelementes 11 zu wählen.Use case-dependent is the distance 18 between the opposite direction of flow of the installation element 11 from the supply point of the exhaust stream 5 to choose, the number and location and shape of the breakthroughs 16 in the outer wall 12 of the installation element 11 , Further, as a design parameter, the diameter ratio between the diameter of the inner wall 3 of the flow channel 2 and the outer wall 12 of the installation element 11 to choose.

Bei der in 1 dargestellten Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung zur Herstellung einer Zwangsdurchmischung durch Erzeugung einer Radialströmung und dadurch induzierte Turbulenzen, ist der Bodenbereich des topfförmigen Einsatzelementes als geschlossener Boden 13 ausgebildet.At the in 1 illustrated embodiment of the proposed solution according to the invention for producing a forced mixing by generating a radial flow and thus induced turbulence, the bottom portion of the cup-shaped insert element is a closed bottom 13 educated.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsvariante des topfförmigen Einsatzelementes kann dieses mit einem ebenen Bodenbereich und einer darin ausgebildeten Öffnung ausgeführt werden.According to one advantageous embodiment of the cup-shaped Insert element can this with a flat bottom portion and a formed therein opening accomplished become.

Diese Ausführungsvariante geht aus der Darstellung gemäß 2 näher hervor.This embodiment is from the illustration according to 2 closer.

An der Außenwandung 12 des Einbauelementes 11, dessen Eintrittsöffnung der Strömungsrichtung der Fluidströme entgegengesetzt orientiert ist, sind die einzelnen hier reihenförmig um 90° zueinander versetzt angeordneten Durchbrüche 16 dargestellt. Die Durchbrüche 16, die in vorteilhafter Weise als Bohrungen im Bohrungsdurchmesser 17 ausgeführt sein können, erlauben einen Durchtritt der in radiale Richtung das Einbauelement 11 durchströmenden Fluidströme. Zur Herabsetzung der Verschmutzungsempfindlichkeit des Einbauelementes 11 ist im ebenen Bodenbereich 22 des Einbauelementes 11 ein Öffnungsquerschnitt 25 vorgesehen. Durch diesen wird zwar der mit dem Einbauelement 11 im Strömungsquerschnitt 1 des Strömungskanales 2 erzielbare Staudruck herabgesetzt, durch die Durchtrittsöffnung 25 entsteht jedoch ein Fluidmassenstrom, der eine selbstreinigende Wirkung entfaltet.On the outer wall 12 of the installation element 11 , whose inlet opening is oriented opposite to the direction of flow of the fluid streams, the individual are arranged in rows here by 90 ° to each other staggered openings 16 shown. The breakthroughs 16 , which advantageously as holes in the bore diameter 17 can be executed, allow passage of the installation element in the radial direction 11 flowing through fluid streams. To reduce the sensitivity to soiling of the installation element 11 is in the level ground area 22 of the installation element 11 an opening cross-section 25 intended. Through this is indeed the with the installation element 11 in the flow cross-section 1 of the flow channel 2 achievable dynamic pressure reduced, through the passage opening 25 However, a fluid mass flow, which develops a self-cleaning effect.

Aus der Darstellung gemäß 3 geht eine weitere Ausführungsvariante des topfförmigen Einsatzelementes näher hervor, bei dem ein sich kontinuierlich verjüngender Querschnitt im Endbereich des topfförmigen Einsatzelemntes ausgeführt ist.From the illustration according to 3 shows a further embodiment of the pot-shaped insert element in more detail, in which a continuously tapering cross-section is carried out in the end region of the cup-shaped Einsatzelemntes.

Bei dieser extrem strömungsgünstig ausgeführten Variante sind analog zur in 2 darge stellten Ausführungsform des Einbauelementes 11 in dessen Außenwandung 12 einzelne Reihen von Durchbrüchen 16 aufgenommen. Die Durchbrüche können als Bohrungen 16 beschaffen sein. In 3 ist der Boden als ein ausgeformter Bodenbereich 23 ausgebildet. Der sich kontinuierlich verjüngende Strömungsquerschnitt mündet in einer Durchtrittsöffnung 21 mit einem Öffnungsquerschnitt 25, wodurch sich eine Reinigung des Einbauelementes 11, welches an der Innenwandung 3 des Strömungskanals 2 durch mehrere Halterungen fixiert ist, einstellt.In this extremely aerodynamically designed variant are analogous to in 2 Darge presented embodiment of the mounting element 11 in its outer wall 12 individual rows of breakthroughs 16 added. The breakthroughs can be called holes 16 be designed. In 3 is the floor as a shaped floor area 23 educated. The continuously tapered flow cross section opens into a passage opening 21 with an opening cross-section 25 , resulting in a cleaning of the installation element 11 which is on the inner wall 3 of the flow channel 2 is fixed by a plurality of brackets adjusts.

Durch den Einbau eines Einbauelementes 11, sei es mit geschlossenem Boden 13 mit ebenem Bodenbereich 22 mit Durchtrittsöffnung 21 oder auch als strömungsgünstige Variante mit ausgeformtem Bodenbereich 23, gemäß der Darstellung in 3 wird eine Zwangsmischung durch Erzeugung einer radialen Strömungskomponente herbeigeführt. Durch den Einbau des Einbauelementes 11 erzeugten Staudruck treten die an der der Strömungsrichtung der Fluidmassenströme entgegengesetzt orientierten Öffnung des Einbauelementes 11 eintretenden Fluidmassenströme in radiale Richtung durch die Durchbrüche 16 der Außenwandung 12 wieder in den freien Strömungsquerschnitt 1 des Strömungskanales 2 ein und bewirken dort ein Impulsaustausch quer zur Strömungsrichtung. Zwischen der Außenwandung 12 des Einbauelementes 11 und der Innenwandung 3 des Strömungskanales 2 bildet sich ein einen Querimpulsaustausch ermöglichender Ringspalt aus, in welchem die eintretenden Fluidmassenströme 4 bzw. 5 zwangsgemischt werden.By installing a built-in element 11 be it with the floor closed 13 with a flat floor area 22 with passage opening 21 or as a streamlined variant with a shaped bottom area 23 , as shown in 3 Forced mixing is achieved by generating a radial flow component. By installing the installation element 11 generated back pressure occur at the flow direction of the fluid mass flows oppositely oriented opening of the mounting element 11 entering fluid mass flows in the radial direction through the openings 16 the outer wall 12 again in the free flow cross section 1 of the flow channel 2 and cause a pulse exchange across the flow direction. Between the outer wall 12 of the installation element 11 and the inner wall 3 of the flow channel 2 an annular gap enabling transverse pulse exchange is formed, in which the incoming fluid mass flows 4 respectively. 5 be forced mixed.

Durch die Ausführungsvariante läßt sich eine lange Mischstrecke, innerhalb der sich die Gasströme auf natürlichem Wege durch Querdiffusion vermischen, vermeiden, wodurch sich ein Abgasrückführsystem gemäß der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Konfiguration wesentlich platzsparender, d.h. einbaufreundlicher konfigurieren läßt. Damit lassen sich Abgasrückführsysteme auch bei engsten am Verbrennungskraftmaschinen zur Verfügung stehenden Bauräumen unterbringen, da nunmehr aufgrund der induzierten Turbulenzen und erzeugten Radialströmungen eine Zwangsmischung der Fluidströme eintritt und die Abgasrückführsysteme nunmehr wesentlich kompakter bauen können.By the embodiment variant let yourself a long mixing section, within which the gas flows on natural Avoid mixing paths by transverse diffusion, thereby avoiding one another Exhaust gas recirculation system according to the invention proposed Configuration much more space-saving, i. installation friendly can be configured. In order to can exhaust gas recirculation systems even with the closest to the internal combustion engines available installation spaces because now due to the induced turbulence and generated radial flows a forced mixing of the fluid streams occurs and the exhaust gas recirculation systems now build much more compact.

Abhängig von dem anwendungsfallspezifischen Applikationsparametern kann die Gleichverteilung von Frischluftanteil und Restgasanteil des austretenden gemischten Fluidmassenstromes 6 durch die Anzahl, die Lage, den Durchmesser sowie die Form der Durchbrüche 16 an spezifische Zwecke angepaßt werden. Ein weiterer Parameter zur Einstellung einer Gleichverteilung im austretenden gemischten Massenstrom besteht in der Variation des Verhältnisses vom Außendurchmesser des Einbauelementes 11 zum Innendurchmesser der Innenwandung 3 des Strömungskanales 2.Depending on the application-specific application parameters, the uniform distribution of fresh air content and residual gas content of the exiting mixed fluid mass flow 6 by the number, the position, the diameter and the shape of the openings 16 adapted to specific purposes. Another parameter for setting a uniform distribution in the exiting mixed mass flow is the variation of the ratio of the outer diameter of the mounting element 11 to the inner diameter of the inner wall 3 of the flow channel 2 ,

11
StrömungsquerschnittFlow area
22
Strömungskanalflow channel
33
Innenwandunginner wall
44
eintretender Frischluftstromincoming Fresh air flow
55
eintretender Abgasstromincoming exhaust gas flow
66
austretender Mischstromleaking mixed stream
77
Ventilwellevalve shaft
88th
Öffnungopening
99
Ventilkörpervalve body
1010
Austrittsöffnung AbgasrückführleitungOutlet opening exhaust gas recirculation line
1111
EinbauelementBuilt-in element
1212
Außenwandungouter wall
1313
Bodenground
1414
Halterungbracket
1515
RadialströmungskomponenteRadial flow component
1616
Durchbrüchebreakthroughs
1717
Öffnungsweiteopening width
1818
Abstanddistance
1919
Ventiltellervalve disc
2020
Betätigungsrichtungoperating direction
2121
DurchtrittsöffnungThrough opening
2222
ebener Bodenbereich mit Öffnungflat Floor area with opening
2323
ausgeformter Bodenbereichmolded floor area
2424
Düsenformnozzle shape
2525
ÖffnungsquerschnittOpening cross-section

Claims (8)

Abgasrückführsystem für Gasströme an einer Verbrennungskraftmaschine zur teilweisen Rückführung (5) von Abgas in einen Strömungskanal (2), wobei der Durchfluss durch die Rückführung (5) mittels eines betätigbaren Ventilelements (9, 19) steuerbar ist und im Strömungsquerschnitt (1) des Strömungskanals (2) die in diesem eintretenden Fluidströme (4, 5) durch Einbauten beeinflusst werden, dadurch gekennzeichnet, dass einem Frischluftstrom (4) an einer Eintrittsstelle (10) ein Abgasstrom (5) beigemischt wird, wobei im Abstand (18) hinter der Eintrittsstelle (10) des Abgasstroms (5) ein einen Staudruck und Radialströmungen (15) induzierendes topfförmiges Einbauelement (11) im Strömungskanal (2) angeordnet ist, wobei die Öffnung des topfförmigen Einbauelements (11) entgegengesetzt zur Strömungsrichtung der eintretenden Fluidströme (4, 5) weist und wobei die Wandung (12) des topfförmigen Einbauelements (11) mit einer Vielzahl von Durchbrüchen (16) versehen ist.Exhaust gas recirculation system for gas flows on a partial recirculation internal combustion engine ( 5 ) of exhaust gas into a flow channel ( 2 ), whereby the flow through the recirculation ( 5 ) by means of an actuatable valve element ( 9 . 19 ) is controllable and in the flow cross-section ( 1 ) of the flow channel ( 2 ) which in this incoming fluid streams ( 4 . 5 ) are influenced by internals, characterized in that a fresh air stream ( 4 ) at an entry point ( 10 ) an exhaust gas stream ( 5 ), whereby at a distance ( 18 ) behind the entry point ( 10 ) of the exhaust gas stream ( 5 ) a dynamic pressure and radial flows ( 15 ) inducing pot-shaped installation element ( 11 ) in the flow channel ( 2 ), wherein the opening of the cup-shaped mounting element ( 11 ) opposite to the flow direction of the incoming fluid streams ( 4 . 5 ) and wherein the wall ( 12 ) of the cup-shaped installation element ( 11 ) with a multiplicity of breakthroughs ( 16 ) is provided. Abgasrückführsystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das s Einbauelement (11) koaxial zur Achse des Strömungskanals (2) aufgenommen ist.Exhaust gas recirculation system according to claim 1, characterized in that the s installation element ( 11 ) coaxial with the axis of the flow channel ( 2 ) is recorded. Abgasrückführsystem gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Außenwandung (12) des topfförmigen Einbauelements (11) und Innenwandung (3) des Strömungskanals (2) ein ringförmiger Spalt gebildet ist.Exhaust gas recirculation system according to claim 2, characterized in that between the outer wall ( 12 ) of the cup-shaped installation element ( 11 ) and inner wall ( 3 ) of the flow channel ( 2 ) An annular gap is formed. Abgasrückführsystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das topfförmige Einbauelement (11) in Strömungsrichtung der zu mischenden Fluidmassenströme (4, 5) gesehen, mit einem einen Staudruck erzeugenden Bereich (13, 22, 23) versehen ist.Exhaust gas recirculation system according to claim 1, characterized in that the pot-shaped installation element ( 11 ) in the flow direction of the fluid mass flows to be mixed ( 4 . 5 ), with a dynamic pressure generating area ( 13 . 22 . 23 ) is provided. Abgasrückführsystem gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass am topfförmigen Einbauelement (11) ein geschlossener Boden (13) ausgebildet ist.Exhaust gas recirculation system according to claim 4, characterized in that the pot-shaped installation element ( 11 ) a closed floor ( 13 ) is trained. Abgasrückführsystem gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass am topfförmigen Einbauelement (11) ein ebener Bodenbereich (22) mit Öffnung (21) vorgesehen ist.Exhaust gas recirculation system according to claim 4, characterized in that the pot-shaped installation element ( 11 ) a flat floor area ( 22 ) with opening ( 21 ) is provided. Abgasrückführsystem gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass am topfförmigen Einbauelement (11) ein ausgeformter Bodenbereich (23) mit kontinuierlich sich verjüngendem Querschnitt in einen Öffnungsquerschnitt (25) mündend ausgebildet ist.Exhaust gas recirculation system according to claim 4, characterized in that the pot-shaped installation element ( 11 ) a shaped bottom area ( 23 ) with a continuously tapering cross section in an opening cross section ( 25 ) is formed opening. Abgasrückführsystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das topfförmige Einbauelement (11) durch Halterungen (14) an der Innenwandung (3) des Strömungskanals (2) abgestützt ist.Exhaust gas recirculation system according to claim 1, characterized in that the pot-shaped installation element ( 11 ) by holders ( 14 ) on the inner wall ( 3 ) of the flow channel ( 2 ) is supported.
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